USB2.0攝像頭微處理器硬件設計

主要功能：USB2.0高速傳輸并兼容USB1.1；高速圖像后處理單元；JPEG高速編譯碼器；VGA下30幀／秒高速傳輸；CMOS／CCD接口；內置8比特微控制器。

不儀具備以上的先進特性，還擁有以下多種可擴展性：多個GPIO接口為增加連拍、LED指示燈、快捷鍵等功能提供了無限可能；USB2.0兼容USB1.1，為攝像頭的廣泛的使用增加了保障；支持多種操作系統，如64-bit Window，Windows XP，Linux，Mac，VxWorks,WinCE等等。以下就是對USB2.0攝像頭微處理器的硬件設計方法及外圍電路分布的介紹。

2．系統硬件設計

2.1 振蕩器

USB2.0攝像頭微處理器的鐘頻是12MHz，外部時鐘頻率穩定性必須小于50ppm。圖1是振蕩器電路的設計參考圖。

2.2 復位

上電后，復位信號必須在低設置處停上最少10ms，才能使來自振蕩器的信號穩定。芯片集將在341μs后進入穩定狀態。

圖2展示了復位電路。二極管(D)在電力關閉時用于加快電容器(C)放電的速度。如果PCB空間不足，可選擇將D去除。圖3為上電順序。

2.3 電源和地

2.3.1 電源和地的類型

電源供應是由數字部分和模擬部分構成。

2.3.2 電源電路

該電路使用的是單一電源供應模式。由外接電源供應3.3V的I／O電到芯片，再由其內置的PR(電源調節器)輸出1.8V從DVDD引腳供應到USB-VDDL。內置PR電路需要將最少為10uF的電容放在與DVDD引腳最近的位置上。這些調節器必須能夠做到在進入待機模式時自動轉為低功耗狀況。圖4為3.3V電源電路。

3、外圍電路分布

USB2.0攝像頭微處理器的外圍接口分布主要有：USB2.0接口；EEPROM接口；傳感器接口；其它功能PIN接口和USB2.0 PCB排版。

3.1 USB2.0接口

USB2.0接口如表2所示。

USB_VRES是USB接口的電壓參考值。USB_VRES的下拉電阻應該更為準確(推薦值6.2K1％Ohm)。

3.2 EEPROM接口

EEPROM接口如表3所示。

如需要添加新的VID和PID或傳感器配置，則需用一個2-線串行EEPROM。圖5是EEPROM的應用電路。

ESCK引腳是用來選擇EEPROM大小的。當EEPROM大于16k bit時則需要一個上拉電阻。當EEPROM小于或等于16k bit時則將ESCK下拉。當要支持一顆新的CMOS傳感器芯片時，則需外掛一顆64k bit的EEPROM。

EEPROM可幫助更改PID，但在沒有EEPROM時，ESCK引腳可用來做PID的選擇。

3.3 傳感器接口

傳感器接口有10根(10-bit)數據線。當傳感器只有8根(8-bit)數據線被采用時，低兩位數據線(CS_D1，CS_D0)應接成LOW的級別。在CS_CLK和CS_PCLK pin腳處接一個電阻(推薦220hm)并將它們與DSP放置的越近越好以用來減少反射的信號。

CS_SCK和CS_SDA都被用做為opendrain，從內部上拉。CS_PWDB控制傳感器的電源。當視頻打開時，CS_PWDB從低設定轉變為高設定以開啟傳感器的電源。當視頻關閉后，CS_PWDB的運作則反轉過來以關閉傳感器的電源。在待機模式下，由于USB待機電流限制是500uA，所以CS_PWDB也可輸出低級別的設定。

如果PIXCLK沒有給芯片反饋，傳感器也可以通過設置EEPROM來運行。

3.4 其它功能引腳

TEST引腳需要用一個47KOhm的電阻將其連接到地。GPIO_FLIP和PRIVACY在正常情況下應接成HIGH。如果GPIO_FLIP是LOW，圖象會旋轉180度。如果PRIVACY是LOW，圖象會轉黑。如果需要SNAPB功能，可接一個4.7KObm的電阻到I／OPower并接一個按鈕到地，按下這個按鈕即可拍靜態圖。GPIO_PWM是用來輸出一個PWM信號的。

3.5 USB2.0 PCB排版指南

USB DP和DM的傳送行程由高速(F／S)USB2.0的設計指導方針來確定。

USB DP和DM的差分線阻抗是90ohm15％。

為將ESD免疫性最大化，工業設計需使USB連接處暴露的越少越好。

USB DP／DM的連線要寬于22 mil(1mil=25.4μm)并有7 mil間距。按要求在DP／DM連線下需要有一條持續的地線，同時DP／DMPCB的后面的地線是不能分開的，也不能有通孔。

需確保不相關的信號連線、電源及元件遠離DP／DM的連線。一個通用的標準是保持最少35mils的距離。

將大的電容器保持在USB_5V電源連接口處。

退耦電容器需放置在最接近芯片處。

如有需要可將一塊鐵氧體放置在USB_5V處用來擴大ESD免疫性。如不需要可在板上放置0Ohm的阻抗。鐵氧體必需是低DCR(100mOhms)。如果是用mini-B型接口，則需將鐵氧體放置在與芯片不同的板層。